Pictures of the Future      Frühjahr 2008

Kampf den Energiefressern

Der Energieverbrauch von Gebäuden verursacht nicht nur hohe Kosten, sondern schadet auch der Umwelt. Mit moderner Technik erzielen Experten selbst bei neuen Bürotürmen, Schwimmbädern oder Schulen noch große Ersparnisse.

Wer kennt sie nicht, die alte Geschichte vom Chef, der höchstpersönlich die Heizung herunterdreht und überflüssige Lampen ausschaltet. Doch heute ist Energiesparen mehr als ein Spleen: für den Klimaschutz ist es eine dringend gebotene Verhaltensweise – und schont zudem spürbar den Geldbeutel. Seit 30 Jahren sind in den meisten größeren Gebäuden Automatisierungssysteme Herr über das technische Innenleben. Sie überwachen und steuern eine Vielzahl unterschiedlicher Anlagen – von der Heizung über die Brandmelder bis zu den Aufzügen.

Das Einsparpotenzial ist gerade hier enorm: Gebäude verursachen weltweit etwa 40 % des Energieverbrauchs und 21 % der Treibhausgas-Emissionen (Pictures of the Future, Frühjahr 2007, Fakten und Prognosen – Umwelt). Kein Wunder also, dass die Europäische Union eine eigene Richtlinie zur Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden herausgegeben hat (siehe Kasten). Auch in den USA rollt eine Welle des Energiesparens an: Die Siemens-Division Building Technologies (BT) ist dort Mitglied der Clinton Climate Initiative (CCI). Mit deren Energy Efficiency Building Retrofit Program sollen private und öffentliche Besitzer zur Modernisierung ihrer Gebäude ermutigt werden. "Gerade Siemens kann mit seiner weltweiten Präsenz, dem breiten Angebot an umweltfreundlicher Gebäudetechnik und mit seinem Know-how die Ziele der CCI bestens unterstützen", erklärt Bob Dixon, BT Vice President in den USA und weltweit bei BT verantwortlich für Energie und Umwelt.

Wenig Aufwand, große Wirkung. In den vergangenen Jahren hat BT in den USA die Automatisierungssysteme von über 1 500 Gebäuden erneuert, etwa in Cleveland, Ohio: Dort hat Siemens über 200 Wohnungen und Häuser der Cuyahoga Metropolitan Housing Authority (CMHA) saniert – der Austausch von Fenstern, Wasserarmaturen und Beleuchtung sowie der Einsatz von Gebäudeautomatisierungssystemen spart der CMHA nun etwa 50 Mio $ in den nächsten zwölf Jahren. Die Energieeinsparungen entsprechen über 250 000 Barrel Rohöl und fast 8 400 t weniger CO₂-Emissionen.

Neben den gesetzlichen Vorschriften treiben vor allem die hohen Energiepreise die Unternehmen zum Handeln. Und die Gebäudemanager sind verblüfft, mit wie wenig Aufwand sie oft bis zu 20 % der Energie- und Betriebskosten einsparen können. "Betreiber von großen Gebäuden können meist gar nicht abschätzen, wie viel Energie unnötig verbraucht wird", sagt Thomas Baum, Leiter "Energy Optimization Services" bei BT. "Sie brauchen Vergleichsdaten." Diese ermittelt Siemens mit einer Gebäudebegehung und öffentlichen Daten ähnlicher Gebäude. Um die Energieverbrauchsdaten unterschiedlicher Standorte und verschiedener Jahre miteinander vergleichbar zu machen, werden diese in einem Web-basierten Energiemanagement-Programm verarbeitet. "So kann etwa der Manager einer Kaufhauskette erkennen, dass seine Filiale in Köln viel mehr Energie verbraucht als die Filiale in München und mit Unterstützung der Siemens-Energie-Experten analysieren, woran das liegt", erklärt Baum.

Unabhängig vom Alter werden viele Gebäude mit Anlagen betrieben, die nicht optimal eingestellt und schon gar nicht aufeinander abgestimmt sind. "Kein Wunder", erklärt Wolfgang Hass, bei BT verantwortlich für Entwicklung und Innovation. "Denn nach der Fertigstellung werden die Räume meist anders genutzt als ursprünglich geplant. Gerade bei älteren Häusern sind dann Heizung, Lüftung und Klimaanlagen nicht angepasst."

Klimafreundliche Klinik. Nach der Übergabe eines Gebäudes wird der optimalen Abstimmung der Anlagen bisher kaum Beachtung geschenkt, so Hass. "Dafür hatten die Betreiber in der Vergangenheit oft kein Budget eingeplant." Jetzt zeige sich, dass die so genannte zweite Inbetriebnahme hohe Einsparungen bringt. Siemens bietet diese Dienstleistung als Energy Optimization Service (EOS)" weltweit an.

Energieexperte Frederiek Demeyer von BT in Belgien erklärt, wie eine zweite Inbetriebnahme im Idealfall funktioniert: Die Poliklinik des Allgemeinkrankenhauses Aalst wurde 2000 eröffnet. "Gebäude und Fenster waren gut isoliert, die Heizung schien richtig eingestellt", schildert Demeyer seinen ersten Eindruck. Trotzdem klagte der technische Leiter der Klinik über Beschwerden von Mitarbeitern und Patienten, denen es zu kalt oder zu warm war. Und der Verwaltung erschienen die Betriebskosten zu hoch.

Demeyer analysierte in jedem der drei Stockwerke und im Untergeschoss je einen nach Norden und nach Süden gelegenen Raum – bei Tag und Nacht und in allen Jahreszeiten. Die Messungen ergaben, dass im Frühjahr und Herbst morgens stark geheizt wird, etliche Räume aber bereits ab Mittag wieder gekühlt werden. Selbst der Einfluss von medizinischen Geräten auf die Raumtemperatur wurde gemessen. Demeyer schrieb Algorithmen, um die Anlage je nach Ausrichtung und Nutzung der Räume entsprechend zu klimatisieren. "So etwas geht nicht mit einem Standardprogramm, sondern muss für das Gebäude maßgeschneidert werden", erklärt Demeyer, der zudem Dozent für Energiemanagement und Automation an der Fachhochschule von West-Flandern ist. Er stellte auch die Steuerung der Kühlanlage neu ein, die zuvor unabhängig von der Außentemperatur mit fester Vorlauftemperatur arbeitete und jetzt mit Außentemperatursensoren gekoppelt ist. Das Wasser, mit dem die Klimaanlage für Kühlung sorgt, hatte immer 6 °C Vorlauftemperatur. Doch das war bei schlechtem Wetter unnötig. Jetzt beträgt die Vorlauftemperatur des Kühlwassers an kalten Tagen etwa nur noch 10 °C. "Pro Grad sparen wir 3 % Energiekosten ein", so Demeyer.

Große Überraschung brachte beim Aalst-Projekt der menschliche Faktor: Jeder Nutzer konnte zuvor per Hand die Räume drei Grad kälter oder wärmer regulieren. "Die Einstellung blieb so, bis sie wieder von einem Nutzer geändert wurde", sagt Demeyer. Er kappte diese Spanne um die Hälfte auf 1,5 °C, ohne allerdings die Skalierungsangaben auf den Reglern zu ändern, und programmierte, dass alle Regler um Mitternacht wieder auf den Durchschnittswert umstellen. Die Reaktion: Alle fühlten sich wohl, und es gab weniger Beschwerden als je zuvor. Alle Maßnahmen zusammen verringerten den Energieverbrauch um über 30 % und senkten die CO₂-Emissionen um mehr als 920 t. Die Kosten für die Energieanalyse und die maßgeschneiderte Programmierung amortisierten sich in weniger als einem Jahr. Neue Anlagen waren nicht notwendig.

Investitionen finanzieren sich selbst. Bei älteren Gebäuden reicht jedoch eine zweite Inbetriebnahme nicht aus. Die Anlagen sind nicht leistungsfähig genug, um wirtschaftlich arbeiten zu können. Sie zu ersetzen erfordert zwar hohe Anfangsinvestitionen, die sich aber durch das Energiespar-Contracting selbst finanzieren. Bei diesem Verfahren werden die Investitionen durch die Einsparungen mehr als wett gemacht. Beispiel: Der Kunde hat 200 000 € Energiekosten. Siemens garantiert eine Einsparung von 25 %, also 50 000 € pro Jahr. Über eine Laufzeit von zehn Jahren stehen damit 500 000 € für Optimierungsmaßnahmen und begleitende Energiedienstleistungen zur Verfügung – ohne dass der Kunde selbst Geld in die Hand nehmen muss. Siemens realisierte weltweit bereits fast 2 000 derartige Projekte mit über 6 500 Gebäuden und erhielt dafür mehrfach Auszeichnungen – etwa Ende 2007 für das "beste europäische Energieservice Projekt" der European Energy Service Initiative für die Sanierung des Hallenbads Brigittenau in Wien.

Die energietechnische Sanierung des 1983 gebauten Hallenbads bewirkt eine jährliche Einsparung an Heiz- und Wasserkosten von über 200 000 € und eine Reduzierung um 600 t CO₂ pro Jahr. Damit sanken die Energie- und Wasserkosten um 45 und die CO₂-Emissionen um 60 %. Dafür mussten etliche Anlagen ausgetauscht werden, etwa die Wasseraufbereitungsanlagen, die Lüftung, die Armaturen und die Beleuchtung. Außerdem installierten die Siemens-Energieexperten ein neues Gebäudemanagementsystem, das sämtliche Anlagen kontrolliert und steuert.

"Wir haben den Wärmeverlust drastisch reduziert und verbrauchen fast die Hälfte weniger Wasser als zuvor", erklärt Oskar Böck von BT in Wien. Das Gebäudemanagementsystem überwacht alle Prozesse und vermeidet dadurch Verschwendung. "Der Bademeister hat früher das Wasser nach Gefühl gefiltert und dann nachgemessen, ob es sauber genug ist. Heute messen Sensoren den Grad der Verschmutzung, das System regelt dann den Filterprozess automatisch und protokolliert alle Daten", sagt Böck. Wasser- und Lufttemperatur werden ebenso ständig gemessen und geregelt wie die Entlüftung. Die Energie einer Solaranlage dient dazu, das Wasser bei Bedarf zu heizen. "Die Grundtemperatur wird, wie bei allen Wiener Bädern, durch Fernwärme erreicht", erklärt Böck. Das Ergebnis sind Einsparungen von 66 % beim Wärme- und 45 % beim Wasserverbrauch.

Überschüsse "ersparen". Die Laufzeit des Energiespar-Contracting beträgt zehn Jahre. Mit den garantierten Einsparungen von 200 000 € pro Jahr werden die Investitionen in Höhe von 1,4 Mio € finanziert. "Wir überschreiten sogar die Einsparungen und überlegen derzeit mit dem Technischen Direktor der Wiener Bäder, was wir mit den finanziellen Überschüssen an weiteren Energiesparanlagen finanzieren", freut sich Böck. "Energiesparverträge können vor allem im öffentlichen Sektor dringend benötigte Investitionen ermöglichen." Bislang hat Siemens 24 Schwimmbäder in ganz Europa mit Energiespar-Garantieverträgen saniert (Finanzierung nach Maß).

"Gebäude sind heute ein wichtiger Produktionsfaktor", sagt Wolfgang Hass. "Und sie werden auch maximale Produktivität bieten müssen." Mehr Investitionen in die Gebäudetechnik und die Energiedienstleistungen werden deshalb bald zum Standard bei der Nutzung aller größeren privaten und öffentlichen Gebäude gehören, ist sich der Siemens-Experte sicher.
                                                                                                               Katrin Nikolaus